第1页，共35页，星期日，2025年，2月5日课程教学目标理解生物反应器的概念，重点掌握细胞生物反应器。掌握培养基灭菌和空气除菌工艺流程及设备。掌握生物制药工程下游分离纯化原理与设备。熟悉生物制药车间设计。第2页，共35页，星期日，2025年，2月5日课程难点灭菌工艺、分离纯化工艺定量计算生物制药相关设备工艺参数设计第3页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物制药全过程简图上游生物工程生物反应工程生物分离工程成品加工第4页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物工程上游技术基因工程：通过基因重组获得基因工程菌、转基因动植物。第5页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物反应工程通过发酵工程、细胞工程和酶工程获得含目的产物的混合物料。第6页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物分离工程从生物反应产物体系中提取和纯化活性成分的过程。
第7页，共35页，星期日，2025年，2月5日成品加工（制剂工程）将所得活性成分加工成各种适宜的剂型。如片剂、胶囊剂、口服液、水针剂、粉针剂、大输液等。第8页，共35页，星期日，2025年，2月5日第一章绪论第一节生物制药设备概述第二节生物反应器基本理论第9页，共35页，星期日，2025年，2月5日第一节生物制药设备概述一、生物制药广义定义：泛指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊断和治疗疾病的生物体。狭义定义：采用DNA重组技术或其他生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物。第10页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物制药是以基因工程、细胞工程、发酵工程等技术，利用生物体来生产药品。生物技术最早应用的产业领域是医药行业。目前，美国的生物技术公司大部分集中在医药保健品领域。第一个生物药物是1982年有美国基因科技公司开发的基因重组胰岛素。第11页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物制药—发展迅速新兴行业近20年来，以基因工程、细胞工程、酶工程为代表的现代生物技术迅猛发展，现代生物技术在医药学方面广泛应用，生物医药产业化进展快速发展。上世纪90年代以来，全球生物药品销售额以年均30%以上的速度增长，大大高于全球医药行业10%左右的增长速度。2010年，生物药物的份额占医药市场份额达18%左右。第12页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物药占全球前100畅销药物数量比重第13页，共35页，星期日，2025年，2月5日二、生物化学工程生化工程是运用化学工程的原理和方法对实验室取得的生物技术成果进行工业化开发的科学。生化工程研究的问题：工业化生产中培养基和空气灭菌过程，水的纯化过程，生物反应器的设计、生化产品的分离纯化等。第14页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物催化剂底物、培养基生物反应器产品副产品废物成品加工回收无害处理反应条件控制检测控制空气第15页，共35页，星期日，2025年，2月5日三、生物制药设备大致可分为三类一、生物反应核心设备：生物反应器二、生物反应准备设备：培养基灭菌设备、空气除菌设备三、生物反应下游加工设备：生物药物分离纯化设备第16页，共35页，星期日，2025年，2月5日生物反应器生物反应器是生化反应发生的场所，是整个生化工程的关键设备。生物反应器是为特定的细胞或酶提供适宜增殖或进行特定生化反应环境的设备。生物反应器设计和放大是一个非常复杂的问题。第17页，共35页，星期日，2025年，2月5日培养基灭菌设备为生物反应提供无菌的培养基空气除菌设备为生物反应提供无菌空气第18页，共35页，星期日，2025年，2月5日分离纯化设备药物对杂质种类及其含量有严格的规定。制药合成产物的药物成分含量很低，杂质含量很高，并且杂质与目标产物有相似的结构，很难分离。药物成分的稳定性较差，使得分离纯化方法的选择受到很大限制。第19页，共35页，星期日，2025年，2月5日第二节生物反应器基本理论一、生物反应器基本工程概念1、什么是生物反应器利用生物催化剂进行生物技术产品生产的反应装置称为生物反应器，或者说生物反应器是生物化学反应得以进行的场所。第20页，共35页，星期日，2025年，2月5日2、生物反应器分类（1）按操作方式：间歇式、连续式、半连续式。第21页，共35页，星期日，2025年，2月5日（2）按反应器内流体流动及混合程度：理想反应器、非理想反应器。第22页，共35页，星期日，2025年，2月5日（3）按几何形状：罐式（釜